디지털 바이오, 한국의 미래를 열다

퍼스트바이오테라퓨틱스(이하 '퍼스트바이오')와 네이버클라우드는 지난달 10일, “AI 기반의 바이오 빅데이터 및 문서 인텔리전스 기능 공동연구개발을 위한 업무협약”을 체결했다고 밝혔다. 이번 협약은 네이버클라우드의 AI 솔루션과 퍼스트바이오의 AI 기반 신약개발 솔루션을 고도화해 첨단 기술을 활용한 사업 영역 확장을 목표로 마련됐다. 양사는 AI 기반 바이오 빅데이터 및 의료/헬스케어 문서 인텔리전스, 바이오 빅데이터를 활용한 AI 모델 고도화에 이르기까지 다양한 범위에서 협력을 이어갈 예정이다.

퍼스트바이오는 퇴행성 뇌질환, 면역항암제, 그리고 희귀질환 치료제를 개발하는 바이오텍으로, 주요 파이프라인에 대한 글로벌 임상시험을 활발히 진행 중이다. 김재은 퍼스트바이오 대표는 “글로벌 IT 리더인 네이버클라우드와의 협력을 통해 AI 기반 바이오 빅데이터 수집 및 분석뿐만 아니라 문서 인텔리전스 기능 개발로 당사 보유 신약개발 AI 플랫폼을 더욱 고도화할 수 있을 것으로 기대한다”라고 밝혔다. 

한편, SK바이오팜도 인공지능(AI) 플랫폼을 활용한 오픈형 AI 신약 개발에 박차를 가하고 있다. SK바이오팜은 자체 개발한 뇌전증 신약 ‘엑스코프리’를 북미 등 글로벌 시장에 성공적으로 안착시켰다. 이를 기반으로 AI를 활용해 희귀 신경계 질환을 타겟으로 하는 다양한 후보물질을 발굴할 계획이다. 엑스코프리는 지난 2020년 미국에 출시된 3세대 뇌전증 치료제로, 이중적 상호작용 약물기전을 가진 감마 아미노뷰트릭 산(GABAA) 이온 채널의 양성 알로스테릭 조절제다. GABAA 채널을 통해 뇌의 고도한 흥분성 전기적 활성(electrical activity)을 감소시키고 이상 운동증상을 줄여 성인 뇌전증 환자에게 유의미한 발작 완전 소실률을 보여준 혁신 신약이다.

SK바이오팜의 AI 약물 설계 플랫폼은 AI 모델(약물특성예측/약물설계), 화합물 데이터 보관소, AI 모델 보관소로 구성된다. 화합물의 ADMET(흡수, 분포, 대사, 배설, 독성) 프로파일 및 약물작용 기전을 확인할 수 있는 ‘약물특성 예측’ 모델과 이 예측 결과를 활용해 데이터에서 약물의 숨겨진 패턴과 속성을 파악해 새로운 화합물을 제안하는 ‘약물설계’ 모델로 구성됐다.

이동훈 SK바이오팜 사장은 지난달 16일 바이오 업계와의 인터뷰에서, "외부 전문가들의 자문을 통해 종합적인 AI 로드맵을 수립하고, 전문적인 파트너를 영입하여 '오픈 생태계'를 구축할 것"이라고 밝혔다. 해당 인터뷰에서 SK바이오팜이 추가하는 AI신약개발 플랫폼이 오픈 생태계 형태로 꾸려진다는 뜻을 내비쳤다.

디지털 혁신이 강조된 2024년 10대 바이오 미래유망기술 발표

과학기술정보통신부(장관 이종호, 이하 ‘과기정통부’)와 한국생명공학연구원(원장 김장성, 이하 ‘KRIBB’)은 2월 26일(월) 바이오 분야의 미래 비전을 제시할 ‘2024년 10대 바이오 미래유망기술’ (이하 ‘바이오 미래유망기술’)을 발표하였다.

과기정통부와 KRIBB는 2015년부터 지금까지 바이오 미래유망기술 발굴을 추진해 오고 있으며, 올해도 플랫폼바이오(기초•기반)*, 레드바이오(보건의료), 그린바이오(바이오농업), 화이트바이오(바이오화학/환경) 분야에서 향후 5~10년 이내 기술적 또는 산업적으로 실현이 기대되는 10개의 바이오 미래유망기술을 발굴하고 그 결과를 바이오 정보 포털사이트 바이오인(www.bioin.or.kr)에 공개하였다.

<과기정통부 제공>

올해 선정된 10대 기술에는 차세대 롱리크 시퀀싱(플랫폼바이오), 마이크로바이옴 표적 항암백신(레드바이오), 기후변화 대응 디지털 육종(그린바이오), 바코드 미생물(화이트바이오) 등이 포함되었다.

‘차세대 롱리크 시퀀싱’은 수십만 개 이상의 DNA/RNA 분자에 담긴 염기서열 정보를 보다 길게, 높은 정확도로 해독하는 기술이다. 기존 시퀀싱 방법으로는 한계가 있었던 염색체 단위의 염기서열 분석을 통해 질환의 원인이 되는 유전자 변이 탐색과 고품질 유전체 지도 작성을 가능케 할 전망이다. 특히, 모든 신생아의 유전체를 시퀀싱하는 미래 지향적인 프로젝트가 영국과 미국 뉴욕시에서 본격 추진될 예정인 만큼, 정밀의료의 핵심인 개인 유전체 시퀀싱에 대한 수요와 시장이 가파르게 상승할 것이라는 예측은 해당 기술을 주목하는 또 다른 이유이다.

최근 마이크로바이옴이 대사, 면역, 뇌신경 질환뿐만 아니라 암의 성장에 역할을 한다는 사실이 규명되면서, ‘마이크로바이옴을 표적으로 한 항암백신’이 레드바이오 분야의 미래유망기술로 선정됐다. 항암백신의 표적이 되는 신생항원(neoantigen, 유전자 돌연변이 등 암세포에서 일어나는 변화로 새롭게 출현하는 항원) 이 적게 존재하여 치료제 개발이 어려운 일부 난치성 암에 대해 새로운 치료 전략을 제공할 수 있을 것으로 기대된다.

또한 디지털 전환과 합성 생물학 패러다임이 반영된 글로벌 난체 해결 기술들이 선정되었는데, 그린바이오 분야의 ‘기후변화 대응 디지털 육종’은 유전체 분석 및 AI 기술을 활용하여 더위, 가뭄과 같은 기후변화에 강한 품종을 개발하는 기술로 지속가능한 농업 실현에 기여할 것으로 보인다. 합성 생물학을 응용하여 무해한 미생물에 특정 DNA 서열(DNA 바코드)을 삽입, 이를 통해 경제적이면서도 신속하게 출처 정보 및 이동 경로를 추적할 수 있는 ‘바코드 미생물’은 제품 유통, 감염병 추적, 법의학 등에 활용 가능한 기술로 화이트바이오 분야에서 선정됐다.

한편 연구진은 최적화된 미래유망기술 발굴 절차를 구축하기 위해서 다양한 연구 방법(기술융합형, 이슈대응형, 혁신발견형, 혁신공감형)을 시도해왔다. 특히, 2021년부터는 출연연구기관들의 전문역량을 결합하여 객관성과 정확성을 확보하는 차원에서 한국과학기술정보연구원(원장 김재수, 이하 ‘KISIT’)과 협력하여 위크시그널(Weak Signal*)탐색 모델의 데이터 분석결과를 활용해오고 있다.

  

<과기정통부 제공>

디지털 바이오 기술의 미래와 과제 극복 방안

디지털 바이오 기술은 인공지능(AI), 빅데이터, 클라우드 컴퓨팅 등 첨단 기술의 융합으로 바이오 연구개발(R&D)의 새로운 장을 열고 있다. 이러한 기술들은 신약 개발, 맞춤형 치료, 바이오 제조 공정의 고속화 및 자동화를 가능하게 하여 바이오 산업의 혁신을 촉진한다. 그러나 이러한 발전은 데이터 보안, 프라이버시, 윤리적 문제와 같은 심각한 도전 과제를 동반한다.

디지털 바이오 기술의 활용은 대규모 데이터 처리를 필수적으로 요구하며, 이는 개인정보 보호 및 데이터 보안 문제를 야기한다. AI와 빅데이터 기술의 발전은 민감한 정보를 보다 효과적으로 보호할 기회를 제공하지만, 동시에 해킹과 데이터 유출의 위험도 증가시킨다. 이를 극복하기 위해 기업들은 AI 기반 보안 솔루션을 도입하고, 클라우드 환경의 보안 강화를 통해 민감한 정보를 보호하는 전략을 채택하고 있다.

또한, AI의 의료 분야 도립은 여러 윤리적 문제를 동반한다. AI가 의료진을 대체할 가능성, AI의 신뢰성, 프라이버시 보호, 공정성과 정의의 문제 등 다양한 윤리적 쟁점이 제기되고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해서는 기술의 투명성을 높이고, 공정한 데이터 활용을 보장하며, 윤리적 기준을 강화하는 정책적 노력이 필요하다.

과학기술정보통신부는 ‘디지털 바이오 혁신전략’을 통해 바이오 R&D의 혁신을 촉진하며, 데이터 보안과 프라이버시 보호를 위한 규제 강화와 기술적 지원을 아끼지 않고 있다. 또한, 보건복지부는 바이오헬스 신산업 규제혁신 방안을 발표하며 디지털 헬스케어와 관련된 규제 완화 및 새로운 기술 도입을 지원하고 있다. 정부뿐만 아니라 기업, 연구기관 등이 협력해 디지털 바이오 기술을 둘러싼 윤리적 문제를 대응해 나갈 때 비로소 디지털 바이오 분야가 지속 가능한 방식으로 발전해 나갈 수 있을 것이다.

[참고기사]

https://news.mt.co.kr/mtview.php?no=2024031212001839192

https://www.ibric.org/bric/trend/bio-news.do?mode=view&articleNo=9889108&title=%EB%94%94%EC%A7%80%ED%84%B8+%ED%98%81%EC%8B%A0%EC%9D%B4+%EA%B0%95%EC%A1%B0%EB%90%9C+%E3%80%8C2024%EB%85%84+10%EB%8C%80+%EB%B0%94%EC%9D%B4%EC%98%A4+%EB%AF%B8%EB%9E%98%EC%9C%A0%EB%A7%9D%EA%B8%B0%EC%88%A0%E3%80%8D+%EB%B0%9C%ED%91%9C#!/list

https://pharm.edaily.co.kr/News/Read?newsId=01866326638955504&mediaCodeNo=257

https://www.pharmnews.com/news/articleView.html?idxno=247101